第2章第8节 系统可靠性分析

安全系统工程系统可靠性分析可靠性技术是为了分析由于机械零部件的故障，或人的差错而使设备或系统丧失原有功能或功能下降的原因而产生的学科。安全系统工程第一部分基本概念安全系统工程1、可靠性与可靠度可靠性是指系统、设备或元件等在规定的时间内、规定的条件下，完成其规定功能的能力。可靠度指系统、设备或元件等在规定的时间内、规定的条件下，完成其规定功能的概率。安全系统工程设有N个样本同时进行试验，在t时间后有Nf(t)个失效，则有Ns(t)=N-Nf(t)正常,写出可靠度NtNNNtNtRfs)()()(安全系统工程2、维修度维修度是指系统发生故障后在维修容许时间内完成维修的概率。可修复系统不可修复系统安全系统工程3、有效度有效度是指可修复系统在规定的时间和规定的条件下，能够保持正常使用状态的概率。)()](1[)(),(MtRtRtA安全系统工程第二部分可靠度、维修度和有效度的常用度量指标安全系统工程1、平均无故障时间（MTTF）平均无故障时间指系统开始工作到发生故障前连续正常工作的平均时间。常用来度量不可修复系统的可靠度。dtttftEMTTF0)()(安全系统工程设有5个不可修复产品进行寿命试验，它们发生失效的时间分别是1000h，1500h，2000h，2200h，2300h，问该产品的MTTF观测值?安全系统工程2、平均故障间隔时间（MTBF）平均故障间隔时间指可修复系统发生故障后经修理仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。ntMTBFnii1安全系统工程设有一电子产品工作1万小时，共发生故障5次，问该产品的MTBF的观测值?安全系统工程3、平均故障修复时间（MTTR）平均故障修复时间指可修复系统出现故障到恢复正常工作平均所需时间。nMTTRnii1安全系统工程第三部分可靠度函数与故障率安全系统工程1)()(tFtR可靠度与不可靠度0)(R1)(F故障概率密度函数dttdFtf)()(安全系统工程dttftFt0)()(dttfdttfdttftFFtFtRtt)()()()()()(1)(001)(0dttf安全系统工程NtNNNtNtRfs)()()(NtNtFf)()(设有N个样本同时进行试验，在t时间后有Nf(t)个失效，则有Ns(t)=N-Nf(t)正常,写出可靠度安全系统工程对R（t）求导dttdNNdttdRf)(1)(dttdRNdttdNf)()(dttdRtNNdttdNtNSfS)()()()(1即同除Ns(t)安全系统工程定义故障率，也称失效率dttFdtRdttdRtRt)](1[)(1)()(1)()()()()(1tRtfdttdFtRdttdRtRdttdRtNNdttdNtNtSfS)()(1)()()()(1)()()()()(1tRtfdttdFtR安全系统工程dttdRtRt)()(1)(ttttRtdRtRdtt000|)(ln)()(1)(])(exp[)(0tdtttR安全系统工程tetf)(故障概率密度函数为tetR)(若故障率为常数则可靠度为安全系统工程对不可修复系统则系统的平均寿命为1)(0dttRQ对可修复系统故障率的倒数实际上就是平均故障间隔时间安全系统工程故障率实际上就是在某一时刻系统单位时间发生故障的概率，其量纲为时间的倒数安全系统工程故障率随时间变化的浴盆曲线λtIIIIII安全系统工程浴盆曲线，分为三部份第I部份是早期失效期第II部份是随机失效期或偶然失效期第III部份是损耗失效期安全系统工程第四部分系统可靠性计算安全系统工程系统的可靠性一方面取决于各子系统本身的可靠度，同时还取决于各子系统间的功能作用关系根据子系统间功能作用关系的不同，系统可分为串联系统和并联系统安全系统工程1、串联系统R1R2RnniiniSRRRRRR121安全系统工程若子系统的故障率都是常数ttnitniiSsniiieeetRtR111)()(由故障率为常数的子系统组成的串联系统的可靠度也服从指数分布，且系统的故障率等各个单元故障率之和安全系统工程某系统包括两个串联的子系统，故障率均为，则系统的故障率为多少？系统的平均寿命是多少?2s21Q要提高串联系统的可靠性，要从三个途径出发：提高子系统的可靠度；减少串联级数；缩短任务时间安全系统工程2、并联系统热储备系统冷储备系统安全系统工程ninnisFFFFFF121R1R2Rn（1）热储备系统（冗余系统）可靠度并联相当于不可靠度串联安全系统工程ninnsRRRRR121)1()1()1()1()1(可得ninsRR1)1(1热储备并联系统的可靠度大于各并联单元可靠度的最大值安全系统工程某系统为由两单元组成的热储备系统，若两单元的故障率分别为常数1和2，则系统的可靠度是多少？若1=2=?tttseeeR)(2121ttseeR22若1=2=QdteedttRQttss5.115.1)2()(020安全系统工程（2）冷储备系统安全系统工程3、串—并联系统可以进行适当的功能模块分解，将一个大的系统划分为若干个子系统的串联或并联，然后计算各子系统的可靠度，进而求出整个系统的可靠度及其他参数S1S2S3安全系统工程A:脚刹车系统有一汽车的制动系统可靠性连接关系如图B1B2A1A2A3D2D1C1C2C：前轮系统B：手刹系统D:后轮系统安全系统工程A:脚刹车系统B1A1A2D1C1D2C：前轮系统B：手刹系统D:后轮系统R(A1)=0.99;R(A2)=0.95;R(B1)=0.98R(C1)=0.95;R(D1)=0.98;R(D2)=0.99安全系统工程作业查找并阅读可靠性分析的实例